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Vazão / Nível
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Manual de Operação e Instalação
WITS - 3000
Computador de Nível e Vazão
para Sensor Ultrassônico
Cod: 073AA-039-122M – Rev. G
Outubro / 2018
Vazão / Nível
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Sumário 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 2
2. ESPECIFICAÇÕES ............................................................................................................................ 3
3. TABELA DE CODIFICAÇÃO DE MODELO .................................................................................. 4
4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ............................................................................................... 5
ÂNGULO ............................................................................................................................................ 5
DISTÂNCIA ....................................................................................................................................... 5
SUPERFÍCIE ...................................................................................................................................... 5
TAMANHO ........................................................................................................................................ 5
TEMPERATURA ............................................................................................................................... 5
5. INSTALAÇÃO ELÉTRICA ............................................................................................................... 7
5.1 ALIMENTAÇÃO ......................................................................................................................... 7
5.2 ATERRAMENTO ........................................................................................................................ 7
5.3 MONTAGEM ............................................................................................................................... 7
5.4 CABO ........................................................................................................................................... 7
5.5 CONEXÃO ELÉTRICA ............................................................................................................... 8
6. INSTALAÇÃO ................................................................................................................................... 9
6.1 MONTAGEM DO SENSOR ULTRASSÔNICO ......................................................................... 9
6.2 CUIDADOS NA MONTAGEM ................................................................................................... 9
6.3 CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO E ESTANQUEIDADE............................................................... 10
7. OPERAÇÃO ..................................................................................................................................... 11
7.1 DISPLAY .................................................................................................................................... 11
7.2 FUNÇÕES DO DISPLAY .......................................................................................................... 11
7.3 FUNÇÕES DAS TECLAS ......................................................................................................... 11
8. PROGRAMAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO .................................................................................... 12
8.1 PARAMETRIZAÇÃO ................................................................................................................ 12
8.2 DESCRIÇÃO DE TELAS .......................................................................................................... 12
9. DATALOGGER ............................................................................................................................... 28
10. DETALHE DE INSTALAÇÃO DO SENSOR ULTRASSÔNICO ............................................... 29
11. ANEXOS ........................................................................................................................................ 30
ANEXO I – PROTOCOLO MODBUS ............................................................................................ 30
CARACTERÍSTICA .................................................................................................................... 30
ALGORITMO ............................................................................................................................... 30
PROCEDIMENTO PARA CÁLCULO DO CRC ........................................................................ 30
FUNÇÃO MODBUS .................................................................................................................... 31
12. RECOMENDAÇÕES ..................................................................................................................... 33
ANEXO II – CONEXÂO ELÉTRICA DO SENSOR .................................................................. 34
ANEXO III – LIGAÇÃO DO SINAL DIGITAL PULSO / FREQUÊNCIA ............................... 35
Anexo IV – TABELA DE COEFICIENTES DE MANNING ..................................................... 35
ANEXO V – DESENHO DIMENSIONAL E DE INSTALAÇÃO DO ITS3000WITS-3000 (P/
PAREDE) IP65 ............................................................................................................................. 36
13. CERTIFICADO DE GARANTIA .................................................................................................. 37
Vazão / Nível
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1. INTRODUÇÃO
A série WITS - 3000 de computadores de nível e de vazão para sensores
ultrassônicos é a unidade eletrônica totalmente microprocessada capaz de medir
nível em tanques e medir vazão em canais abertos. Com uma programação
simples e amigável, as opções são facilmente selecionadas através das teclas no
frontal do equipamento para a configuração.
O sistema WITS - 3000 mede a distância através de um transdutor que
envia ondas ultrassônicas até um alvo. Cada disparo contém uma série de ondas
que transitam pelo ar, incidindo sobre o alvo detectado, refletindo sob forma de
eco de volta para o transdutor. A distância entre o alvo e o sensor é calculada pelo
transmissor/controlador, levando-se em conta o intervalo de tempo entre a
transmissão e a recepção das ondas ultrassônicas.
Quando utilizado em tanques, o WITS – 3000 calcula e indica a distância, o
nível ou o volume de seu conteúdo. Em aplicações de canal aberto o WITS - 3000
calcula a vazão instantânea e a totalização do líquido no canal.
As unidades de vazão instantânea e totalização são programáveis
independentemente.
Algumas características oferecidas são opcionais, portanto atentar para o
código do modelo adquirido para confirmar as opções existentes no seu
equipamento.
ATENÇÃO Ler cuidadosamente o manual antes da sua instalação e operação, atentar para os detalhes de montagem, conexão elétrica, alimentação, parametrização e start-up, para obter do seu equipamento o máximo em desempenho e operacionalidade.
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2. ESPECIFICAÇÕES
Eletrônica Microprocessada
Funções Indicador de vazão instantânea, totalizador, nível, distância
ou volume
Indicações Display gráfico de cristal líquido
WSE020 : 0,3 a 2,0 metros
WSE040 : 0,3 a 4,0 metros
Faixa de Operação WSE080 : 0,3 a 8,0 metros
WSE150 : 0,6 a 15 metros
WSE200 : 0,8 a 20 metros
WSE020 : 125 kHz
WSE040 : 75 kHz
Frequência de Operação WSE080 : 50 kHz
WSE150 : 40 kHz
WSE200 : 30 kHz
Ângulo de Abertura do Feixe WSE020 a WSE200: 8°
Grau de Proteção WSE020 a WSE200: IP68
Sensor de Temperatura WSE020 a WSE200: integral ao sensor ultrassônico
Teclado com 4 teclas. Sendo:
Tecla MENU : utilizada para parametrização
Programações Tecla : incrementa o dígito e troca de opção no
menu
Tecla : desloca o cursor à esquerda
Tecla ENTER : confirma ou aceita valor
Data logger Coletados em um SD CARD em intervalos de 1 a 60 minuto.
Linearização Nível x Vazão ou Nível x Volume em até 32 pontos
4-20 mA isolada, máx. 700 Ohm
Saída Analógica Resolução: 16 bits
Atualização: 1 Hz
Saída Pulso/Freq. Saída transistor NPN, “isolado”
Tensão e corrente max. 30 VCC e 50 mA
Contatos SPDT, 5 A @ 220 VCA
Saída Relé Utilizados para alarme e falha do sensor
Modo de operação direto ou inverso (via parametrização)
Alarmes em alto ou baixo (via parametrização)
Alarmes 3 alarmes ou diferencial de nível com Horímetro
90 a 260 VCA, 50-60 Hz – Fonte chaveada
ou 24 VCC
Consumo: 10 W
Alimentação Temperatura
-30o a 50oC
Umidade Relativa
10 a 90 % URA
Temperatura -30o a 50 oC
Umidade Relativa 10 a 90 % URA
Invólucro – grau de proteção Alumínio Fundido - IP65, montagem em superfície
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3. TABELA DE CODIFICAÇÃO DE MODELO
WITS-3000
Exemplo: 5 Alimentação 90 a 260 VCA
2 RS 485 / MODBUS
WITSITS30522-
2 Proteção IP65
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4. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O sistema WITS - 3000 mede distância através de um transdutor que envia
ondas ultrassônicas até um alvo, que é a superfície do líquido ou sólido. Cada disparo
contém uma série de ondas que transitam pelo ar, refletindo sobre o alvo detectado,
retornando sob forma de eco para o transdutor. A distância entre o alvo e o sensor é
calculada pelo transmissor/controlador, levando-se em conta o intervalo de tempo
entre a transmissão e a recepção das ondas ultrassônicas. O transmissor/controlador
converte o intervalo de tempo em distância, que é utilizado para fornecer indicação na
unidade de engenharia, saída analógica ou pontos de disparo de alarme ou controle.
O ultrassom é afetado por vários fatores, entre eles a superfície do alvo, tamanho, ângulo e a distância do sensor. Condições ambientais, tais como, temperatura, umidade, gases e pressão também podem afetar a medição. As seguintes considerações poderão auxiliar para uma otimização nas condições de sensoriamento.
ÂNGULO
A inclinação da superfície do objeto em relação ao sensor ultrassônico afeta a reflexão do objeto. O retorno do eco corresponde à porção perpendicular ao sensor. Se a superfície do alvo forma um ângulo grande com o sensor, o sinal será refletido numa direção distante do sensor e não será possível detectar nenhum eco.
DISTÂNCIA
Quanto menor a distância do sensor ao objeto mais intenso será o eco.
Portanto, na medida em que a distância aumenta, o objeto necessitará de
características refletidas melhores para um bom retorno do eco.
SUPERFÍCIE
A superfície ideal para o alvo é uma superfície dura e lisa. Esse tipo de superfície
irá refletir com maior intensidade do que a do tipo mole e enrugada. Um eco fraco,
resultante de um objeto pequeno e mole, irá reduzir a distância de operação do
sensor além de diminuir a sua precisão.
TAMANHO
Um objeto grande possui maior superfície para refletir o sinal do que um menor. Portanto, um objeto grande será detectado a uma distância maior do que um objeto pequeno.
TEMPERATURA
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Como a velocidade do som no ar sofre influência da temperatura, é feita uma
compensação para melhorar a exatidão da medida de distância. Para isso foi
incorporado um sensor de temperatura ao sensor ultrassônico.
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5. INSTALAÇÃO ELÉTRICA
A instalação da unidade eletrônica do medidor de nível/vazão é bastante
simples, devendo obedecer às especificações e recomendações abaixo:
5.1 ALIMENTAÇÃO
Se o local onde o medidor for instalado estiver sujeito a interferências e ruídos elétricos e magnéticos é recomendada a utilização de uma alimentação direta e individual, sem ser compartilhada com válvulas solenóides, contatores, motores, inversores ou qualquer outro dispositivo que gere ruídos ou surtos elétricos.
5.2 ATERRAMENTO
A unidade eletrônica deve ser aterrada, com nível de aterramento para instrumentação, melhor do que 10 Ohms. Não utilizar o terra da alimentação de corrente alternada para este fim.
O bom funcionamento e desempenho do seu medidor dependem de um bom aterramento.
5.3 MONTAGEM
A montagem do instrumento é feita sobre uma superfície plana por meio de 4
parafusos, para instalação tipo superfície. Certifique-se que é possível abrir totalmente
a porta frontal. Deixar espaço necessário para a passagem dos cabos. Nunca instale o
WITS - 3000 próximo a equipamento de alta potência, contatores, inversores, linhas
de alta tensão ou de qualquer aparelho que possa induzir ruídos elétricos ou
magnéticos para o WITS - 3000 É necessária a instalação de uma proteção contra os
raios solares diretos e intempéries. Para mais detalhes seguir as dimensões dos
desenhos apresentados nos anexos.
5.4 CABO
Recomenda-se a utilização do cabo Belden 8760 para a interligação do sensor ultrassônico até o indicador WITS – 3000. Com este tipo de cabo, há a garantia de poder instalar o sensor a uma distância máxima do WITS - 3000. O valor desta distância depende do sensor utilizado e pode ser observada na tabela a seguir:
Sensor Distância
WSE020 20 m
WSE040 20 m
WSE080 30 m
WSE150 30 m
WSE200 100 m
Utilizando-se um cabo equivalente, esta distância pode diminuir, dependendo das características do cabo. Usando um cabo especial esta distância pode ser aumentada
As passagens dos cabos de sinal do ultrassom e de temperatura devem ser independentes. Caso esteja utilizando um eletroduto para o cabo do sensor
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ultrassônico, o cabo da sonda de temperatura deve passar por outro eletroduto ou bandeja.
O cabo não deve possuir emendas, portanto recomenda-se fazer uma medição prévia do comprimento do cabo na sua instalação.
Os cabos de sinais de ultrassom e de temperatura devem estar separados do cabo de alimentação CA, assim como de qualquer outro cabo de energia ou equipamentos geradores de ruídos elétricos.
5.5 CONEXÃO ELÉTRICA
Para proceder à conexão elétrica, deve-se abrir a tampa frontal (para a caixa de plástico, deve-se retirar a tampa frontal inferior), desparafusando os parafusos que fecham a tampa. A saída da caixa pode ser por meio de prensa-cabo ou eletroduto, dependendo da sua instalação. Atenção especial deve ser dada na estanqueidade para que não haja entrada de água pela conexão na caixa da eletrônica.
O cabo a ser utilizado deve ter um diâmetro externo entre 6 e 12 mm para
que haja uma vedação adequada quando estiver utilizando prensa-cabo.
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6. INSTALAÇÃO
6.1 MONTAGEM DO SENSOR ULTRASSÔNICO
É necessário instalar o sensor de maneira que o som tenha uma trajetória
sem obstáculos até o alvo pretendido. Na área de detecção esta deverá ser livre de
superfícies reflexivas, tais como suportes de estruturas, junções de construção, solda
etc., para prevenir contra falsos ecos. O ângulo de abertura do feixe da onda
ultrassônica é de 8º, conforme tabela de especificações. O sensor precisa ser
montado numa posição vertical a 90° da superfície do líquido. Usar um nivelador para
assegurar que ele esteja nivelado, pois o nivelamento correto é um fator crítico na
performance do medidor.
O sensor possui uma distância de detecção mínima, por isso deve ser montado de tal maneira que a distância entre o sensor e o alvo não seja nunca menor do que o mínimo especificado. Esta distância é chamada de distância blanking ou zona morta.
Os sensores podem ser montados utilizando-se suportes. Várias opções de montagens são sugeridas neste manual. Escolha qual a melhor que se adapta à sua necessidade.
6.2 CUIDADOS NA MONTAGEM
A montagem do sensor em relação à sua posição no canal ou tanque, nivelamento, direcionamento e robustez são extremamente importantes, portanto deve-se ater a este item com o máximo de cuidado e estudo prévio. O bom desempenho da medição está diretamente relacionado com a boa montagem do sensor.
Se a montagem do sensor for ao tempo, é conveniente providenciar uma proteção contra radiação solar direta. Com isso, estará prolongando a vida útil do sensor, além de minimizar a influência da temperatura externa ao tanque na medição.
O transdutor deve ser montado utilizando-se suportes. A conexão é de 1” BSP devendo o mesmo ser instalado com auxílio de suportes e luva de 1” BSP de PVC, um tubo da mesma bitola da rosca, sendo que o aperto deve ser manual.
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6.3 CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO E ESTANQUEIDADE
Os cabos do sensor ultrassônico e da sonda de temperatura devem passar por uma caixa de passagem ou distribuição que pode ser metálica, tipo condulete. A caixa deve ser fixada de modo seguro. Se a caixa for instalada ao tempo ou local que possa respingar líquido, vedar todas as conexões contra a entrada de
líquido, calafetando com produto à base de poliuretano, tipo SIKAFLEX 1A
, DOW
CORNING RTV739 ou RTV738. Outros produtos, como silicone comum contendo ácido acético, devem ser evitados para prevenir ataque nas partes elétricas expostas da conexão.
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7. OPERAÇÃO
7.1 DISPLAY
O display da série WITS – 3000 é do tipo gráfico de cristal líquido.
7.2 FUNÇÕES DO DISPLAY
No modo indicação de vazão instantânea o operador pode visualizar os valores de totalização pressionando a tecla
Através da tecla MENU é possível iniciar a parametrização, onde são utilizadas as teclas restantes para a navegação.
7.3 FUNÇÕES DAS TECLAS
MENU – Quando estiver no modo indicação, aciona o modo parametrização. No modo parametrização são definidas todas as unidades de trabalho, tipo de saídas etc., que serão explicadas no item descrição de telas.
– Tecla que incrementa uma unidade ao dígito e troca de opção no menu.
– Tecla que desloca o cursor a ser programado uma casa à esquerda.
ENTER – Utilizada para confirmar o valor mostrado no display como válido e gravá-lo na memória.
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8. PROGRAMAÇÃO DA CONFIGURAÇÃO
8.1 PARAMETRIZAÇÃO
Para o modo parametrização, após ligar o instrumento aparecerá uma tela de apresentação, e ele entrará no modo indicação; pressionando a tecla MENU o instrumento pedirá que o operador entre com uma senha (para maior segurança), que é fornecida junto com o instrumento. Depois de confirmada esta senha o instrumento já está no modo parametrização.
Caso a senha não esteja correta, o instrumento exibirá a mensagem: “Senha Incorreta” e retornará ao modo indicação.
Observação importante: A senha impede que usuários não autorizados tenham acesso à parametrização e atribuam dados incorretos à parametrização.
As senhas fornecidas de fábrica são: Para entrar em parâmetros: 4444. Para entrar em calibração das entradas: 5555.
Na apresentação das telas de parametrização, a opção pré-selecionada virá com um “ -> ” na frente. Para que seja feita uma nova seleção, deve-se pressionar a tecla . Quando for necessário entrar com um valor (por exemplo, um valor correspondente à Distância do Sensor ao fundo do canal), o operador deve digitar o valor com o auxílio das teclas e , confirmar esse valor teclando ENTER. Depois de pressionado ENTER esse valor será gravado na memória.
NOTA: O sistema entra em execução assim que o instrumento é ligado.
8.2 DESCRIÇÃO DE TELAS
WARME
WITS - 3000
Versão 1.0
Tela Inicial - esta tela é apresentada sempre que o equipamento for energizado, ou seja, quando o equipamento for ligado. Também apresenta a versão do software do mesmo.
Totalização Distância 10025 m3 6,025 m
Vazão instantânea Temperatura 12,52 m3 / s 23,2 °C
|RL1| |RL2| |RL3| | ECO | |RL1| |RL2| |RL3| | ECO | |ON | |ON | |ON | |LOSS| |ON | |ON | |ON | |LOSS|
Tela de Indicação - Dependendo da configuração do tipo de medição, se nível
ou vazão, o WITS - 3000 apresenta as seguintes informações: Totalização e vazão instantânea;
Distância e temperatura; Nível e temperatura;
Volume e temperatura;
Status dos relês e medição.
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Todos com suas respectivas unidades de medida.
Senha
****
Tela de Senha - nesta tela o usuário deve optar por dois tipos de senhas, onde
cada uma delas corresponde a uma operação. Estas senhas são configuradas
de fábrica e não podem ser modificadas pelo usuário. A senha “4444” é utilizada para dar início à parametrização ou para
resetar o totalizador. Aperte a tecla “ENTER” para confirmar.
A senha “5555” é utilizada para dar início à calibração.
Senha
incorreta
Aviso de erro na digitação da senha, ou senha inválida.
Idioma
–> Português
English Español
Seleção do idioma dos menus do equipamento.
Tipo de medição
Fator k n Nível
–> Distância Volume Calha Parshall
Nesta opção deve selecionar o tipo de medição desejada:
Nível; Distância;
Volume; Calha Parshall;
Calha Palmer;
Calha HS-H-HL;
Canal Circular; Canal Trapezoidal;
Vertedor Retangular;
Vertedor V; Vert. Trapezoidal;
Fator k n
Vazão linearizada;
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Distância do sensor Inicio da faixa Distância do sensor ao fundo do tanque de medição ao fundo do canal
5,230 m 0,000 m 1,200 m
Nível/Volume Distância Vazão
Distância da face do sensor ao fundo do tanque, ao fundo do canal ou do início da faixa de medição em metros.
Esta configuração depende da função escolhida do tipo de medição.
Unidade Totaliz. Unidade Volume
l l m³ m³
–> ml –> ml gal gal ft³ ft³
Nesta tela o usuário poderá escolher a unidade de trabalho do totalizador ou volume.
litro
m³
mililitro
galão ft³
Linearização Número de pontos Linearização Entre 3 e 32 Nível Volume
–> Sim m m³ Não 6 1- 0,000 0
2- 0,000 1,5 3- 0,000 7,1 Quando a variação nível x volume não for linear (Ex. tanque cilíndrico deitado), o equipamento permite a linearização em até 32 pontos. Os pontos de linearização devem ser inseridos de forma crescente.
Volume inicial
1 m³
Ajusta a quantidade inicial de um produto no tanque.
Faixa de altura da medição
6,5 m
Vazão / Nível
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Diferença entre a altura máxima e a altura mínima do produto no tanque.
Faixa de volume da medição
15 m³
Diferença entre a quantidade máxima e a quantidade mínima do produto no tanque.
Casa decimal
XXXXXXX,X
–> XXXXXX,XX XXXXX,XXX
Quantidade de casa decimal utilizada na indicação do volume
Largura da garganta
1 in ASTM 2 in ASTM
–> 3 in ASTM 6 in ASTM 9 in ASTM
Introduzir largura da garganta da Calha Parshall. 1 in ASTM 2 in ASTM 3 in ASTM
6 in ASTM 9 in ASTM 1 ft ASTM
1,5 ft ASTM 2 ft ASTM 3 ft ASTM
4 ft ASTM 5 ft ASTM 6 ft ASTM
7 ft ASTM 8 ft ASTM N°1 ISO
N°2 ISO N°3 ISO N°4 ISO
N°5 ISO N°6 ISO N°7 ISO
N°8 ISO N°9 ISO N°10 ISO
N°11 ISO N°12 ISO N°13 ISO
N°14 ISO N°15 ISO N°16 ISO
N°17 ISO N°18 ISO N°19 ISO
N°20 ISO N°21 ISO
Diâmetro Calha Palmer
4 in 6 in
–> 8 in 10 in 12 in
Introduzir o diâmetro da Calha Palmer & Bowlus. 4 in 6 in 8 in
10 in 12 in 15 in
18 in 21 in 24 in
Vazão / Nível
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27 in 30 in 36 in
42 in 48 in 60 in
72 in
Vazão / Nível
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Medida da Calha
0,4 HS 0,6 HS
–> 0,8 HS 1 HS
0,5 H
Introduzir a medida da Calha HS-H-HL. 0,4 HS 0,6 HS 0,8 HS
1 HS 0,5 H 0,75 H
1 H 1,5 H 2 H
2,5 H 3 H 4,5 H
3 HL 4 HL
Diâmetro interno
do tudo
0,8 m
Diâmetro interno do tubo: Usado para parametrizar o canal aberto com perfil circular;
Declividade do
canal
0,01 m/m
Declividade do canal: diferença de altura entre dois pontos no fundo do canal com distância de 1 metro entre si.
Rugosidade do canal
1
Rugosidade do canal: coeficiente de rugosidade de Manning, cujo valor depende do material do canal. Ver Anexo IV.
Largura do fundo do canal
1 m
Largura do fundo do canal: Usados para parametrizar o canal aberto com perfil trapezoidal;
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Largura do topo
do canal
1,5 m
Largura do topo do canal: Usados para parametrizar o canal aberto com perfil trapezoidal;
Profundidade
do canal
0,5 m
Profundidade do canal: Usados para parametrizar o canal aberto com perfil trapezoidal;
Vertedor com 2
Contração
–> Sim
Não
Vertedor com 2 contrações: Escolha “Sim” se o vertedor retangular possuir duas contrações laterais;
Largura Vertedor
0,5 m
Largura do vertedor: define e a largura do vertedor retangular;
Angulo do vertedor
22,5° 30°
–> 45° 6,0° 90°
Ângulo do Vertedor: Define o ângulo do vertedor tipo V: 22,5° 30° 45° 60° 90° 120°
Vazão / Nível
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Base menor do vertedor
1 m
Base menor do vertedor: Configura a largura inferior do vertedor do tipo trapezoidal;
Base maior do vertedor
1,2 m
Base maior do vertedor: Configura a largura superior do vertedor do tipo trapezoidal;
Altura do vertedor
0,5 m
Altura do vertedor: Configura a altura do vertedor do tipo trapezoidal;
Insira o valor
154,358 k
1,5 n
Inserir valor de K e n para calhas não normatizadas.
Número de pontos Linearização Entre 3 e 32 Nível Vazão
m m³/h 6 1- 0,000 0
2- 0,100 1,5 3- 0,200 7,1
Quando utilizamos uma calha ou vertedor que não está listado no equipamento é possível configurar a curva “nível x vazão” desta calha ou vertedor, o equipamento permite a linearização em até 32 pontos. Os pontos de linearização devem ser inseridos de forma crescente.
Unidade de vazão
m3/s m3/min
–> m3/h ml/s ml/min
Nesta tela o usuário escolherá a unidade de trabalho da vazão instantânea. l/s l/min l/h
m³/s m³/min m³/h
ml/s ml/min ml/h
gal/s gal/min gal/h
ft³/s ft³/min ft³/h
Vazão / Nível
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Cut-off
1 m3/h
Nesta tela o usuário deverá inserir o valor mínimo que o WITS - 3000 irá indicar, ou seja, irá mostrar no display. Caso o valor identificado pelo WITS -
3000 - for menor que o valor (vazão mínima) inserido no CUT-OFF, o WITS - 3000 irá desprezá-lo e não o mostrará no display.
Damping 1 - 250s
5 s
Ajusta o atraso na indicação de vazão no display. Isto é utilizado em casos onde a variação da vazão é muito grande ou se você desejar ter uma indicação mais estável; pode variar de 1 a 250 s. Lembre-se que o valor do atraso é dado em segundo.
Zona Morta
0,5 m
Ajusta a distância a partir da face do sensor em que o primeiro eco será aceito. Qualquer eco dentro da faixa de distância ajustada será ignorado pelo sensor que manterá a leitura anterior. O valor mínimo de ajuste deste parâmetro é 30 cm.
Quant de ciclos
–> Automatico
Manual
Este parâmetro ajusta a quantidade de ciclos ou pulsos em um disparo do sensor ultrassônico. Quanto maior o número de ciclos, maior será a potência do trem de pulsos transmitido. Quanto maior a distância a ser medida maior deverá ser a quantidade de pulsos. No modo automático, isso ocorre automaticamente.
Quant de ciclos
60 ciclos
Número de leituras de ciclos em um disparo do sensor ultrassônico.
Vazão / Nível
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Largura janela
0,1 m
Largura da Janela: É a largura da faixa, em metros, em torno do valor atual em que o WITS - 3000 aceita uma nova leitura e rejeita as que estão fora. Funciona como um filtro para eliminar falsas leituras. Valor configurado em fabrica: 0,1 m;
Pulsos fora da
Janela
10 pulsos
Número de leituras consecutivas fora da janela para que seja aceito como leitura válida.
Perda de eco 1 a 99 leituras
20 leituras
O WITS - 3000 dispõe de um contato de saída de pulso para indicação de
perda de eco. Neste parâmetro deve-se programar a quantidade de ecos
consecutivos perdidos para que o medidor entenda como perda de eco.
Saída de 4/20 mA Saída de 4/20 mA valor de 4 mA
–> Sim 0 m3/h Não valor de 20 mA
100 m3/h
Saída de 4 / 20 mA – este parâmetro é utilizado para habilitar a saída 4-20 mA (proporcional à vazão). O usuário deve configurar os valores da saída 4-20 mA, na unidade de medida adotada.
Saída de rele
–> Sim
Não
Escolha da saída relé para acionamento de alarmes, sendo utilizado para indicar, por exemplo, uma perturbação no sistema, como uma vazão muito alta ou muito baixa.
Tipo rele1 Tipo rele2 Tipo rele3
–> Alarme –> Alarme –> Alarme Diferencial Diferencial Diferencial Diferencial rodizio Diferencial rodizio Diferencial rodizio Falha
Vazão / Nível
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Rodizio de bombas Ciclos RL1:
5 Ciclos RL2:
2
Ciclos RL3 10
Tipo rele1, rele2 e rele3 – o usuário deverá escolher em que modo de operação será usada a saída relé.
Alarme – normalmente é utilizado para sinalizar uma perturbação no sistema, como uma vazão muito alta ou muito baixa.
Falha – utilizado para sinalização da falha de perda de eco. Diferencial – Para o modo diferencial, pode-se ajustar o ponto de fechamento e o
ponto de abertura dos contatos de um relé isoladamente. Diferencial rodizio – trabalha como o modo diferencial, faz também a função de
rodizio para bombas. O rodizio ocorre após uma quantidade de ciclos
programada, procedendo a alternância entre os Set-points com os reles (devem
ser selecionados 2 ou 3 reles neste modo de operação).
Rodizio de bombas – deve-se parametrizar em quantos ciclos cada relé deve operar antes de realizar o rodizio.
Exemplo:
A B
5 operações 2 operações SP1 –> RL1 SP1 –> RL2 SP2 –> RL2 SP2 –> RL3 SP3 –> RL3 SP3 –> RL1
C
10 operações
SP1 –> RL3
SP2 –> RL1
SP3 –> RL2
Temos 3 reles configurados como Diferencial rodizio, o rodizio acontece quando os Set-point (SP1, SP2 e SP3) são alternados com relação ao rele correspondente na condição inicial “A” operando na seguinte forma:
Ciclo A por 5 vezes;
Ciclo B por 2 vezes;
Ciclo C por 10 vezes;
Retornando para o Ciclo A novamente.
Vazão / Nível
~ 23 ~
Alarme rele1 Alarme rele2 alarme rele3
–> Alto –> Alto –> Alto Baixo Baixo Baixo
Alarme relé – aqui o usuário fará a configuração dos níveis do alarme do relé 1, relé 2 e do relé 3.
Alto (alarme alto) – o alarme acionará quando a vazão for maior do que a programada nos set-points (SP1, SP2 e SP3) Baixo (alarme baixo) – o alarme acionará quando a vazão for menor do que a programada nos set-points (SP1, SP2 e SP3)
Modo de operação Modo de operação Modo de operação rele1 rele2 rele3
–> Direto –> Direto –> Direto Inverso Inverso Inverso
Modo relé 1, relé 2 e do relé 3 – aqui o usuário fará a configuração dos modos de acionamentos dos relés:
Direto – quando ocorrer um alarme, o relé será energizado
Inverso – quando ocorrer um alarme, o relé será desenergizado
Alarme rele1 Alarme rele2 Alarme rele3
50 m3/h 50 m3/h 50 m3/h
Alarme rele1, rele2 e do rele3 - nesta tela será ajustado o valor do alarme dos relés.
Liga rele1 Liga rele2 Liga rele3 3 m 3 m 3 m
Desliga rele1 Desliga rele2 Desliga rele3 1m 1m 1m
Tela para inserir o valor de set-point de alarme dos relés (Modo Diferencial).
Zera Horímetro Zera Horímetro Zera Horímetro
RL1 RL2 RL3 –> Sim –> Sim –> Sim
Não Não Não h
Zera Horímetro RL1, RL2 e RL3 - utilizado para zerar o horímetro dos reles
quando programado para a medição de distância, nível ou volume.
Saída digital
–> Sim Não
Vazão / Nível
~ 24 ~
Saída digital – habilita ou não a saída digital.
Tipo de saída
–> Pulsos
Frequência
Tipo de saída – seleciona qual o tipo de saída digital será utilizada Pulsos
- saída de pulsos escalonados proporcional ao totalizador Frequência -
saída de frequência proporcional à vazão.
Vazão para 1kHz
100 m3/h
Deve-se programar o valor da vazão proporcional à frequência de saída de 1 kHz, sendo que para a vazão igual a 0 (zero), a frequência é igual a 0 (zero). Respeitar as unidades indicadas.
Largura do pulso
500ms 250ms
–> 100ms 10ms 5ms
Largura de pulso – o usuário poderá configurar o tempo da largura de pulsos de saída para compatibilizar com o equipamento que recebe o sinal, podendo ser programado de 5 ms a 500 ms.
Fator de saída
1 m3/P
Fator de saída de pulso – o usuário deverá configurar a razão da saída de pulsos em função do volume totalizado, ou seja, a quantidade de volume totalizado para cada pulso na saída.
Exemplo: um valor programado de “1 m3/pulsos” significa que a cada
totalização de 1 m3 o equipamento envia um pulso na saída.
Zera totalizador
–> Sim
Não
Zera totalizador – utilizado para zerar o totalizador do equipamento. Calendário
Ano 2000 Mes 1
Vazão / Nível
~ 25 ~
Dia 1 Hora 8 Min 30
Calendário – utilizado para configurar o calendário do equipamento.
Intervalo de registro Data Logger
1 minuto 5 minuto
–> 15 minuto 30 minuto 1 hora
Intervalo de registro Data Logger – o usuário poderá configurar o tempo de coleta para o Data logger.
Endereço da rede
10
Endereço da rede – configura o endereço do equipamento para uma rede de
comunicação no protocolo MODBUS. O valor deve estar entre 1 e 247.
Baud rate
–> 9600 bps
19200 bps 38400 bps
Permite programar o valor desejado para
interface serial, em bits por segundo. Esta todos
os equipamentos conectados na rede. 9600 bps
19200 bps
38400 bps
a taxa de comunicação da taxa deve ser a mesma para
Stop bits
–> 1 Stop bit 2 Stop bits
Escolhe a quantidade de stop bit da interface serial.
Paridade
–> Sem Par Impar
Permite a configuração da paridade nos bytes da interface serial:
Sem Par
Impar
Se a senha digitada for 5555 iniciam-se os menus de calibração do instrumento. Os parâmetros contidos nestas telas são calibrados de fábrica e sua modificação deve ser evitada:
Calibração
Vazão / Nível
~ 26 ~
–> Sensor
Saída 4/20mA Temperatura
Seleção da calibração: Sensor, seleção e ajuste do sensor ultrassônico;
Saída 4/20mA, teste e ajuste da saída analógica 4-20 mA;
Temperatura, calibração da entrada de temperatura PT100. Antes da seleção da calibração da entrada de temperatura PT100, deve
estar conectado ao equipamento um simulador/calibrador para PT100, caso contrário o equipamento deverá ser desligado antes de qualquer confirmação a fim de evitar que o mesmo seja descalibrado.
NOTA: Caso a calibração da entrada de temperatura não seja realizada corretamente o equipamento pode ficar inoperante
Modelo do sensor
WSE020 WSE040
–> WSE080 WSE150 WSE200
Modelo do sensor – Tela para selecionar o sensor ultrassônico utilizado.
Fator Multiplic.
0,912 m
Offset sensor
0,486 m
Fator multiplicativo – Coeficiente proporcional do sensor ultrassônico (obtido durante a calibração na fábrica). Offest sensor – Coeficiente linear do sensor ultrassônico (obtido durante a calibração na fábrica).
Calibração
saída 4/20 mA –> Ajuste
Teste
Seleção da calibração saida 4/20mA: Ajuste – opção para ajustar a saída analogica 4/20 mA;
Calibração
–> 4mA teste
12mA teste 20mA teste
Teste – opção para testar a saída 4/20mA através de simulação;
Vazão / Nível
~ 27 ~
Seleção de teste da saída 4/20mA: 4mA – simula a saída analógica com o valor de 4mA; 12mA
– simula a saída analógica com o valor de 12mA; 20mA –
simula a saída analógica com o valor de 20mA;
Insira o valor
da saída 4/20 mA
3,403 mA
Insira o valor da saída 4/20 mA – para o ajuste da saída analógica deve-se
inserir o valor medido da saída 4/20mA com a maior precisão possível.
Temperatura no PT100
1º Ponto
0 °C
Inserção do simulador/calibrador ajustado para um valor entre -20 e 100 ºC para o primeiro ponto de calibração da entrada de temperatura.
Temperatura no PT100
2º Ponto
20 °C
Inserção do simulador/calibrador ajustado para um valor entre -20 e 100 ºC para o segundo ponto de calibração da entrada de temperatura.
Os pontos de calibração devem ser o mais distantes possível, exemplos: Ponto 1= -10 ºC e Ponto 2= 90 ºC.
Vazão / Nível
~ 28 ~
9. DATALOGGER
Os dados são coletados e salvos em um cartão do tipo SD CARD em intervalos de 1 minuto a 1hora.
O conteúdo dos dados depende da configuração do Tipo de medição do equipamento conforme descrito abaixo:
Vazão – Data, Hora, Vazão, Totalização, Temperatura, Relé1, Relé2, Relé3, Diagnóstico; Nível – Data, Hora, Nível, Temperatura, Relé1, Relé2, Relé3, Diagnóstico;
Volume – Data, Hora, Vol/Mas, Temperatura, Relé1, Relé2, Relé3,
Diagnóstico; Distância – Data, Hora, Distância, Temperatura, Relé1, Relé2, Relé3, Diagnóstico.
Formato de armazenamento de dados:
Formato do Sistema de arquivo - FAT16; Tipo de arquivo - Arquivo de texto file (.CSV). Pode ser aberto no Excel.
Formato do nome de arquivo: mmaaaa (mm - mês, aaaa – ano).
Todos os meses um novo arquivo será criado.
O cartão SD de 1Gbyte pode armazenar aproximadamente 330 meses. Quando a capacidade do cartão SD estiver cheia, os dados novos sobreporá sobre os dados mais antigos automaticamente.
Para a leitura dos dados remova o cartão SD do WITS - 3000 e insira um outro cartão SD, desta maneira nenhuma informação será perdida. O operador pode então descarregar os arquivos através do leitor de cartão SD em seu PC ou notebook.
Retorne o cartão SD ao WITS - 3000 o mais breve possível.
Vazão / Nível
~ 29 ~
10. DETALHE DE INSTALAÇÃO DO SENSOR ULTRASSÔNICO
A Figura abaixo demonstra a instalação do sensor ultrassônico em uma calha Parshall.
Vazão / Nível
~ 30 ~
11. ANEXOS
ANEXO I – PROTOCOLO MODBUS
CARACTERÍSTICA A comunicação baseada no protocolo MODBUS possibilita a conexão
com até 247 módulos numa linha RS-485. Especificações:
Baud Rate = 9600 bps
Parity = nenhuma Stop Bit = 2
Data Bit = 8 RTU (Remote Terminal Unit) - Modo de transmissão no qual os dados são
transmitidos como caracteres de 8 bits. A interface de comunicação é do padrão RS-485, a dois fios, half-duplex, baud
rate de 9600, 1 start bit, 8 bits de dados, 2 stop bits e sem paridade. Apenas o master pode começar um diálogo com os slaves, sendo este
diálogo do tipo question/reply (endereço de apenas um slave) ou endereçando a
mensagem para todos os slaves (endereço 0 = broadcast) sem obter um reply. No
protocolo MODBUS, o instrumento sai de fábrica apenas parametrizado de acordo
com o medidor, ficando a cargo do usuário definir um endereço na rede para o
dispositivo que vai de 1 até 247.
ALGORITMO Uma mensagem é iniciada com um intervalo de silêncio de no mínimo 3,5
vezes a velocidade de comunicação de um caractere. Por exemplo, a 9600 bps,
um caractere leva 1,15 ms para ser transmitido (8N2 = 11 bits), portanto deve
haver um silêncio na rede de 4 ms antes de uma mensagem ser transmitida. O
número máximo de caracteres numa mensagem é 29. A rede é monitorada continuamente pelo slave, incluindo durante o
intervalo de silêncio. Quando o 1º caractere é recebido, cada dispositivo decodifica-o para verificar se é o seu endereço. Se não for, o dispositivo deve aguardar que a rede fique em silêncio (sem transmissão) por 3,5 vezes a velocidade de comunicação de um caractere. Se o endereço for o do dispositivo, o mesmo deve receber todo o resto do frame. O fim do frame é indicado pelo intervalo de silêncio. Uma mensagem deve ser transmitida como uma cadeia continua de bytes.
Quando ocorrer erro de comunicação, uma retransmissão (retry) para o mesmo slave deve esperar no mínimo 3 segundos.
PROCEDIMENTO PARA CÁLCULO DO CRC
No modo RTU, é incluído na mensagem um error-checking baseado no método CRC que verifica se a mensagem recebida está correta.
O CRC contém dois bytes e é calculado pelo dispositivo transmissor, que anexa o CRC na mensagem.
O dispositivo receptor recalcula o CRC após a recepção da mensagem e compara o valor calculado com o valor recebido. Se os valores não são iguais, a mensagem é descartada.
Vazão / Nível
~ 31 ~
O algoritmo para cálculo do CRC é:
1. Preencha um registro de 16 bits com 1s (0xFFFF); 2. Faça um OR EXCLUSIVE entre o registro (lsb) e o byte de transmissão; 3. Desloque o registro obtido 1 bit à direita; 4. Se o bit menos significativo do registro for igual a 1, faça um OR EXCLUSIVE com os seguintes 16 bits:
10100000 00000001
MSB LSB
5. Repita os passos 3 e 4 oito vezes 6. Repita os passos 2,3,4 e 5 para todos os bytes da mensagem 7. O conteúdo final do registro é o valor do CRC que é transmitido no final da mensagem começando com o byte menos significativo.
FUNÇÃO MODBUS A única função a disposição do WITS - 3000 para o protocolo MODBUS é:
Read Holding Register (3)
Esta função permite ler os valores listados na tabela abaixo e suas respectivas unidades de engenharia:
Endereço Registro Descrição
40001 Vazão IEEE 32-bit fp 1ª parte (EXP,F0)
40002 Vazão IEEE 32-bit fp 2ª parte (F1,F2)
40003 Totalização Signed long 1ª parte (F0, F1)
40004 Totalização Signed long 2ª parte (F2, F3)
40005 Nível (m) IEEE 32-bit fp 1ª parte (EXP,F0)
40006 Nível (m) IEEE 32-bit fp 2ª parte (F1,F2)
40007 Distância (m) IEEE 32-bit fp 1ª parte (EXP,F0)
40008 Distância (m) IEEE 32-bit fp 2ª parte (F1,F2)
40009 Temperatura (°C) IEEE 32-bit fp 1ª parte (EXP,F0)
40010 Temperatura (°C) IEEE 32-bit fp 2ª parte (F1,F2)
40011 Unidade de Vazão Unsigned int 16-bit (LSB,MSB)
40012 Unidade de Totalização Unsigned int 16-bit (LSB,MSB)
Código registros Unidade
40011 Vazão Inst.
1 l/s
2 l/min
3 l/h
4 m³/s
5 m³/min
6 m³
10 gal/s
11 gal/min
12 gal/h
13 ft³/s
14 ft³/min
15 ft³/h
Código registros Unidade
40012 Totalizador
1 litro
2 m³
3 mililitro
4 galão
5 ft³
Vazão / Nível
~ 32 ~
Observe que para cada registro temos dois bytes. Os frames desta
função para o master e slave são:
MASTER Endereço
0x03 0x00 0x02 0x00 0x02 CRC
do Slave 8bit – 8bit
Função Registro Inicial Total de Registros
O registro inicial para ler é obtido removendo o indicativo (número 4) e subtraindo o resultado por 1. No exemplo, o registro 40003 (decimal) é transmitido como 0x0002 (hexadecimal): 40003 = 0003 = (0003 - 1) = 0002 = 0x0002 hexadecimal.
SLAVE Endereço
0x03
0x04
0xAF
0x50
0x12
0x00 CRC
do Slave 8bit – 8bit
Função Byte Count Registro 40003 Registro 40004
O registro byte count é igual ao total de registros para ler vezes 2, pois cada registro possui 2 bytes. No exemplo anterior o master pediu uma leitura dos registros referentes ao Totalizador (40003 e 40004) e obteve como resposta o valor 0x001250AF. Convertendo este valor para decimal temos que Totalizador = 1200303.
Vazão / Nível
~ 33 ~
12. RECOMENDAÇÕES
Utilizar cabo par trançado 2x24 AWG com blindagem e impedância característica de 120R.
Conectar dois resistores de terminação de 120R em cada extremidade, ou
seja, um na saída do conversor e outro no último instrumento instalado na rede.
Conectar dois resistores de polarização de 470R utilizando fonte externa de 5 VCC
conforme diagrama da ilustração anterior.
Caso a opção seja a não utilização dos resistores de polarização, eliminar também os resistores de terminação. É importante ressaltar que isto implicará em perda da qualidade do sinal de comunicação, podendo inclusive ocasionar falhas na comunicação.
Conectar o terra dos instrumentos utilizando um dos fios disponíveis do cabo e
conecte apenas uma das pontas deste fio ao terra da instalação. Não deve ser
utilizada a blindagem do cabo para conectar o terra dos instrumentos.
Conectar uma das pontas da blindagem ao terra de instalação.
Acima de 32 instrumentos ou distância superior a 1000 metros, deve ser utilizado um amplificador de sinal. Para cada amplificador de sinal instalado, será necessário adicionar os resistores de terminação e polarização conforme diagrama da página seguinte.
Vazão / Nível
~ 34 ~
ANEXO II – CONEXÂO ELÉTRICA DO SENSOR
WITS-3000
Vazão / Nível
~ 35 ~
ANEXO III – LIGAÇÃO DO SINAL DIGITAL PULSO / FREQUÊNCIA
+ - Saída
+
Pulsos/
Entrada
Frequência
2 kR
Pulsos
+
Saída
- - 24V
Saída Pulsos - Tipo: NPN
Tensão máxima: 24 VCC
Corrente máxima: 50 mA
Anexo IV – TABELA DE COEFICIENTES DE MANNING
Material Coeficiente de Manning
Aço liso 0,012
Cerâmica 0,014
Concreto 0,014
Concreto liso 0,012
Ferro fundido 0,013
Latão 0,011
Metal corrugado 0,022
Vidro 0,010
Fontes: Chaudhry (1993), Chow(1959), French (1985) e Mays (1999)
Vazão / Nível
~ 36 ~
ANEXO V – DESENHO DIMENSIONAL E DE INSTALAÇÃO DO WITS - 3000 (P/ PAREDE) IP65
Aviso:
Este manual poderá ser alterado sem prévio aviso, pois os dados deste documento são revisados periodicamente e as correções necessárias serão consideradas nas próximas versões. Agradecemos por qualquer tipo de sugestão que venha contribuir para a melhora deste documento.
Vazão / Nível
~ 37 ~
13. CERTIFICADO DE GARANTIA
Modelo: WITS - 3000
No de série: ____________
É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de 365 dias da data de entrega. Esta garantia será invalidada quando, a critério de julgamento da Incontrol, o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios. Quando o reparo, dentro da garantia, for necessário, o usuário deverá remeter o equipamento à fábrica ou reposto, ficando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário.
Data de Entrega: ___/___/____
Wärme do Brasil
Vazão / Nível
~ 38 ~
